;doc

В ИРТУАЛИЗАЦИЯ ,
О БЛАЧНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ
1
В ИРТУАЛИЗАЦИЯ
2
3
П РИЧИНЫ ВИРТУАЛИЗАЦИИ

средний уровень загрузки Windows серверов ~ 5%

Unix-серверы ~ 10-20%

Подход "одно приложение — один сервер":

быстрое увеличение серверного парка

возрастание затрат на администрирование,
энергопотребление и охлаждение

потребность в дополнительных помещениях
В ИРТУАЛИЗАЦИЯ
4

В основе виртуализации лежит возможность одного
компьютера выполнять работу нескольких компьютеров
благодаря распределению его ресурсов по нескольким
средам.

Применение виртуализации позволяет распределять
вычислительные ресурсы между приложениями,
каждое из которых при этом "видит" только
предназначенные ему ресурсы и "считает", что ему
выделен отдельный сервер.

Кроме того, решения виртуализации дают возможность
запускать в разделах разные ОС с помощью эмуляции
их системных вызовов к аппаратным ресурсам сервера
И СТОРИЯ В ИРТУАЛИЗАЦИИ
5

Компания IBM была первой, кто задумался о создании
виртуальных сред для различных пользовательских
задач, тогда еще в мэйнфреймах (1967 г. – платформа
IBM CP-40)

После появления персональных компьютеров интерес
к виртуализации несколько ослаб ввиду бурного
развития операционных систем, которые предъявляли
адекватные требования к аппаратному обеспечению
того времени.

Однако бурный рост аппаратных мощностей
компьютеров в конце девяностых годов прошлого века
заставил ИТ-сообщество вновь вспомнить о
технологиях виртуализации программных платформ.
И СТОРИЯ В ИРТУАЛИЗАЦИИ
6

В 1999 г. компания VMware представила
технологию виртуализации систем на базе x86.

Позднее в "битву" за место в этом модном
направлении развития информационных
технологий включились такие компании как

Parallels (ранее SWsoft),

Oracle (Sun Microsystems),

Citrix Systems (XenSourse),

Microsoft (в 2003 г., купив Connectiх и выпустив
свой первый продукт Virtual PC ).
П РЕИМУЩЕСТВА
7
ВИРТУАЛИЗАЦИИ

Эффективное использование вычислительных ресурсов.

Сокращение расходов на инфраструктуру.

Снижение затрат на программное обеспечение.

Повышение гибкости и скорости реагирования системы.

Несовместимые приложения могут работать на одном
компьютере.

Повышение доступности приложений и обеспечение
непрерывности работы предприятия.

Возможности легкой архивации.

Повышение управляемости инфраструктуры.
В ИРТУАЛЬНАЯ
8
МАШИНА

Виртуальной машиной будем называть
программную или аппаратную среду, которая
скрывает настоящую реализацию какого-либо
процесса или объекта от его видимого
представления.

Виртуальная машина — это полностью
изолированный программный контейнер, который
работает с собственной ОС и приложениями,
подобно физическому компьютеру. Виртуальная
машина действует так же, как физический
компьютер, и содержит собственные виртуальные
(т.е. программные) ОЗУ, жесткий диск и сетевой
адаптер.
9
В ИРТУАЛИЗАЦИЯ СЕРВЕРОВ

Виртуализация серверов подразумевает запуск на одном физическом
сервере нескольких виртуальных серверов.

На каждой виртуальной машине может быть установлена
операционная система, на которую могут быть установлены
приложения и службы.

Типичные представители это продукты VmWare (ESX, Server,
Workstation) и Microsoft (Hyper-V, Virtual Server, Virtual PC).
Г ИПЕРВИЗОР
10

Монитор Виртуальных Машин (Гипервизор,
Virtual Machine Monitor, VMM) берет на себя
управление гостевыми системами. Его можно
рассматривать как абстракцию между аппаратной
платформой и виртуальными машинами.

В некоторых случаях гипервизор является
операционной системой; в этом случае он
называется базовой операционной системой.
В ИДЫ ВИРТУАЛИЗАЦИИ
11
Э МУЛЯЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ
12

Гостевая ОС запускается на виртуальной
машине, которая перехватывает каждую
команду и моделирует ее на реальном
аппаратном обеспечении.

Нет привязки к архитектуре host-машины
(можно запускать неизмененные
операционные системы, предназначенные
для машин с другой архитектурой).

Очень низкая скорость работы.
П ОЛНАЯ ВИРТУАЛИЗАЦИЯ
13

Используются не модифицированные экземпляры
гостевых операционных систем, а для поддержки
работы этих ОС служит общий слой эмуляции их
исполнения поверх хостовой ОС

Гипервизор перехватывает только некоторые опасные
команды, все остальные напрямую выполняются на
аппаратном обеспечении.

VMware Workstation, VMware Server (бывший GSX
Server), Parallels Desktop, Parallels Server, MS Virtual PC,
MS Virtual Server, Virtual Iron.
П АРАВИРТУАЛИЗАЦИЯ
14

Модификация ядра гостевой ОС выполняется таким
образом, что в нее включается новый набор API,
через который она может напрямую работать с
аппаратурой, не конфликтуя с другими
виртуальными машинами.

VMware ESX Server, Xen (и решениях других
поставщиков на базе этой технологии), Microsoft
Hyper-V.
15
В ИРТУАЛИЗАЦИЯ НА УРОВНЕ ЯДРА ОС

Использование одного ядра хостовой ОС для
создания независимых параллельно работающих
операционных сред. Для гостевого ПО создается
только собственное сетевое и аппаратное
окружение.

Virtuozzo (для Linux и Windows), OpenVZ
(бесплатный вариант Virtuozzo) и Solaris Containers.
В ИРТУАЛИЗАЦИЯ ПРИЛОЖЕНИЙ
16

Сильная изоляция прикладных программ с управляемым
взаимодействием с ОС, при которой виртуализируется
каждый экземпляр приложений, все его основные
компоненты: файлы (включая системные), реестр, шрифты,
INI-файлы, COM-объекты, службы.

Sun Java Virtual Machine, Microsoft Application Virtualization
(ранее называлось Softgrid), Thinstall (в начале 2008 г.
вошла в состав VMware), Symantec/Altiris
П ЛАТФОРМЫ ВИРТУАЛИЗАЦИИ
17
VM WARE
18

Компания VMware – один из первых игроков на
рынке платформ виртуализации.

В 1998 году VMware запатентовала свои
программные техники виртуализации и с тех пор
выпустила немало эффективных и
профессиональных продуктов для виртуализации
различного уровня:

VMware Workstation, предназначен для
настольных ПК

VMware ESX Server, позволяет консолидировать
физические серверы предприятия в виртуальной
инфраструктуре.
C ITRIX (X EN )
19

Некоммерческий гипервизор - Xen
исследовательский проект компьютерной
лаборатории Кембриджского университета.

Технология позволяет гипервизору в хостовой
системе управлять гостевой ОС посредством
гипервызовов VMI (Virtual Machine Interface), что
требует модификации ядра гостевой системы.

Бесплатная версия Xen включена в дистрибутивы
нескольких ОС, таких как Red Hat, Novell SUSE,
Debian, Fedora Core, Sun Solaris
M ICROSOFT
20

Microsoft в 2003 году она приобрела компанию
Connectix (система Virtual PC). Virtual PC по своим
возможностям сопоставим с VMware Player

2006 год: Microsoft Virtual Server 2005 – позволяет
обеспечить запуск нескольких виртуальных машин
на сервере.

2008 год: Microsoft Hyper-V обеспечивает
виртуализацию на аппаратном уровне, с
использованием технологий виртуализации,
встроенных в процессоры.
О БЛАКА
21
22
О ТКУДА
ПОШЛИ
«О БЛАКА » ?
Символ «облако» традиционно использовался для обозначения
сложной вычислительной инфраструктуры, внутреннее устройство
которой не важно с точки зрения конечного пользователя.
«Модным» этот термин стал в конце
2007-начале 2008 года с подачи
компании IBM.
В коммерческом мире он заменил
термин «Грид».
К ОММУНАЛЬНЫЕ
23
ВЫЧИСЛЕНИЯ

Предвестник облачных вычислений – «utility
computing» (коммунальные вычисления) предоставление данных и процессорных
мощностей организовано по принципам
коммунальных услуг, по принципу «оплата по
мере использования».

Feeney G.J., Hilton R.D., Johnson R.L.,
O'Rourke T.J., Kurtz T.E. Utility computing: a
superior alternative? // Proceedings of the
AFIPS '74 national computer conference and
exposition. ACM, 1974. P. 1003-1004.
О БЛАЧНЫЕ
24
ВЫЧИСЛЕНИЯ

Облачные вычисления – это модель
предоставления по требованию повсеместного,
удобного сетевого доступа к общему пулу
абстрактных, виртуализованных, динамическимасштабируемых вычислительных ресурсов (таких
как сети, серверы, хранилища, приложения,
сервисы).

Эти ресурсы динамически масштабируются для
подстройки под текущую нагрузку, обеспечивая
оптимальное использование и обычно
предоставляется по принципу «оплата по мере
использования».
Mell P., Grance T. The NIST Definition of Cloud Computing. National
Institute of Standards and Technology (NIST), USA, 2011. 7 p.
25
Х АРАКТЕРИСТИКИ ОБЛАЧНЫХ СИСТЕМ

Самообслуживание по требованию. Пользователь
может самостоятельно выделять себе требуемый
объем ресурсов.

Повсеместный сетевой доступ. Ресурсы облачных
платформ доступны по сети посредством стандартных
сетевых механизмов.

Объединение ресурсов. Вычислительные ресурсы
объединяются для обслуживания множества различных
потребителей.

Быстрая эластичность. Вычислительные
возможности могут быть эластично предоставлены и
перераспределены.

Измеряемый объем предоставленных услуг. Облачные
системы автоматически контролируют и оптимизируют
использование ресурсов
К ЛАССИФИКАЦИЯ ОБЛАКОВ
26
Программное
обеспечение
как сервис
Простота
использования
SaaS
Платформа
как сервис
PaaS
IaaS
Гибкость
Инфраструктура
как сервис
27
О БЛАКА – ОНИ КАК ЛУК , СО
СЛОЯМИ …
М ОДЕЛИ
28
ВНЕДРЕНИЯ

Частные облака: могут быть развернуты в рамках частного
ЦОД для оптимизации используемых ресурсов
(оптимизация коэффициента эффективной загрузки с 5% до
15%)

Публичные облака: центры обработки данных,
предоставляющие свои ресурсы третьим лицам через
Интернет (например, Google или Amazon).

Гибридные облака: объединяют общественные и частные
облака, позволяя организациям запускать часть
приложений внутри частного облака, а другую часть данных
передавать на обработку в общественное облако.

Федерации облаков: пока-что утопия, или реализуются
отдельно для каждого приложения.
29
О БЛАЧНЫЕ
ПЛАТФОРМЫ
Д ОСТОИНСТВА
30
ОБЛАКОВ

Отсутствует необходимость предварительных
инвестиций в инфраструктуру

Покупатели облачных сервисов покупают и
используют только тот объем информационных
ресурсов, который им на самом деле необходим

Высокая масштабируемость и гибкость

Хорошая документация, развитые API, и наборы
готовых сервисов

Высокая географическая распределенность и близость
к конечному пользователю
Н ЕДОСТАТКИ
31
ОБЛАКОВ

Отсутствие единого универсального «облачного
интерфейса», каждое приложение приходится
затачивать под определенную облачную платформу

Облачные системы могут прекратить поставку
облачных решений и закрыть используемые сервисы

Невозможно контролировать собственное
окружение, неизвестно, с кем рядом сидит твоя
виртуальная машина

Высокие риски безопасности: передача данных через
открытую сеть (в/из облака); обработка данных на
удаленных, не подконтрольных системах